太阳能发电系统论文
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南昌航空大学题目太阳能并网光伏发电系统专业光伏材料及应用学生姓名准考证号指导教师光伏发电并网控制技术设计摘要随着化石能源消耗的不断增长,世界性的能源危机和环境问题已经日益突出。
在绿色可再生能源中,太阳能凭借其存储量无限、清洁安全以及易于获取等独特优点而受到了世界各国科研领域的普遍关注,太阳能光伏发电技术的应用更是普遍关注的焦点。
所以,迫切需要对新的能源进行开发和研究。
而太阳能的利用近年来已经逐渐成为新能源领域中开发利用水平高,应用较广泛的能源,尤其在远离电网的偏远地区应用更为广泛。
本文主要对光伏并网发电系统作了分析和研究。
论文首先介绍了太阳能发电的意义以及光伏并网发电在国内外的应用现状。
其次,对太阳能发电系统的特性和基本原理分别做了具体分析,并对系统各组成部分的功能进行了详细的介绍。
接着,对光伏并网中最重要部分——逆变器进行研究。
再次,提出光伏并网发电系统的设计方案。
最后,对光伏并网发电系统的硬件进行设计。
并网光伏发电充分发挥了新能源的优势,可以缓解能源紧张问题,是太阳能规模化发展的必然方向。
我国政府高度重视光伏并网发电,并逐步推广"屋顶计划",太阳能并网发电正在由补充能源向新能源方向迈进。
关键词:能源;太阳能;光伏并网;逆变器目录第一章太阳能光伏产业绪论 (1)1.1 光伏发电的意义 (1)1.2 光伏并网发电 (1)第二章太阳能光伏发电系统 (5)2.1 太阳能光伏发电简介 (5)2.2 太阳能光伏发电系统的类别 (5)2.3 太阳能光伏发电系统的发电方式 (6)2.4 影响太阳能光伏发电的主要因素 (7)第三章并网太阳能光伏发电系统组成 (10)3.1 并网光伏系统的组成和原理 (10)3.2 光伏电池的分类及主要参数 (11)3.3 光伏控制器性能及技术参数 (13)3.4 光伏逆变器性能及技术参数 (15)第四章发展与展望.............................................................................................. 错误!未定义书签。
中南大学《新能源概论》期末论文学院:________专业:________班级:________姓名:________学号:________摘要随着煤炭、石油和天然气等化石燃料迅速消耗,以及由此带来的能源危机与环染日益加剧,近年来世界各国都在积极寻找和开发新的、清洁、安全可靠的可再生能源。
太阳能具有取之不尽、用之不竭和清洁安全等特点,是理想的可再生能源。
20世纪70年代后,太阳能光伏发电在世界范围内受到高度重视并取得了长足进展。
太阳能光伏发电技术作为太阳能利用的一个重要组成部分,并被认为是二十一世纪最具发展潜力的一种发电方式。
太阳能光伏发电系统的研究对于缓解能源危机、减少环境污染以及减小温室效应具有重要的意义。
太阳能是最普遍的自然资源,也是取之不尽可再生资源。
为了解决边远的农牧地区、偏僻的山区、孤立等的岛屿地方人们的日常生活、生产用电的需要、改善人们的生活水平,进行了离网型(独立)家用光伏发电系统的设计。
根据当地的气象、环境状况及具体用电情况,给出了系统的设计方法及施工要求,包括控制器、蓄电池组组件、逆变器、离网型太阳能系统的设计等。
安装运行以来,系统工作稳定正常,验证了这集的合理性、正确性。
关键字:太阳能光伏发电系统;最大功率点跟踪;离网光伏发电。
1.绪论1.1 世界能源结构和发展新能源的背景自人类社会诞生以来,能源一直是人类生存和发展的重要物质基础。
随着社会的发展,能源在社会发展中的重要性越来越突出,尤其是近年来各国日益呈现出来的能源危机问题,更加明显地把能源置于社会发展的首要地位。
根据《BP世界能源统2005》的统计数据,以目前的开采速度计算,全球石油储量可供生产40多年,天然气和煤炭则分别可以供应67年和164年。
而我国的能源资源储量情况更是危机逼人,按2000年底的统计,探明可开发能源总储量约占世界总量的10.1%。
我国能源剩余可开采总储量的结构为:原煤占58.8%,原油占3.4%,天然气占1.3%,水资源占36.5%。
太阳能发电毕业论文太阳能发电毕业论文随着环境保护意识的增强和对可再生能源需求的不断增加,太阳能发电作为一种清洁、可持续的能源形式,受到了广泛关注。
本篇论文将探讨太阳能发电的原理和应用,以及其在环境保护和可持续发展方面的重要性。
一、太阳能发电的原理太阳能发电是利用太阳辐射能转化为电能的过程。
太阳能光伏发电系统主要由太阳能电池板、电池组、逆变器和电网组成。
当太阳光照射到太阳能电池板上时,太阳能电池板中的半导体材料会吸收光子能量,将其转化为电子能量。
这些电子通过电池组的导线传输到逆变器,逆变器将直流电转化为交流电,然后接入电网供电。
二、太阳能发电的应用太阳能发电广泛应用于家庭和工业领域。
在家庭中,太阳能发电系统可以安装在屋顶上,通过吸收太阳能转化为电能,为家庭供电。
这不仅可以减少家庭的用电成本,还可以降低对传统能源的依赖,减少对环境的污染。
在工业领域,太阳能发电系统可以安装在大型建筑物或工厂的屋顶上,为生产设备和照明系统供电,降低企业的能源消耗和运营成本。
三、太阳能发电的环境保护意义太阳能发电是一种零排放的能源形式,对环境没有污染。
相比传统的化石燃料发电方式,太阳能发电不会产生二氧化碳等温室气体,不会加剧全球变暖的问题。
此外,太阳能发电也不会产生噪音和振动,对周围环境和人类健康没有负面影响。
因此,推广太阳能发电可以有效减少空气和水资源污染,保护生态环境。
四、太阳能发电的可持续发展太阳能是一种可再生的能源形式,太阳每天都会升起,提供源源不断的能量。
相比之下,传统的能源资源如煤炭和石油是有限的,随着时间的推移,其开采和使用将越来越困难和昂贵。
太阳能发电可以有效解决能源短缺和能源安全问题,为社会的可持续发展提供可靠的能源保障。
五、太阳能发电的挑战和前景虽然太阳能发电具有很多优势,但也面临一些挑战。
首先,太阳能发电系统的成本相对较高,需要投入大量的资金和技术支持。
其次,太阳能发电的效率还有待提高,目前太阳能电池板的转换效率还不够高。
太阳能光伏发电技术论文现如今,太阳能源发电技术的产生是由于电力能源的紧缺。
下面是店铺整理的太阳能发电技术论文,希望能对大家有所帮助!太阳能发电技术论文篇一:《浅谈太阳能热发电技术》【摘要】本文作者围绕着太阳能热发电技术,分别介绍了单轴跟踪技术和双轴跟踪技术,分析了太阳能热发电技术的各种配套技术的发展趋势,最后就其应用趋势谈了一些自己的看法。
【关键词】太阳能;热发电技术;碟式系统引言太阳能热发电是指将太阳光聚集并将其转化为工作流体的高,温热能,然后通过常规的热机或其它发电技术将其转换成电能的技术。
经过30多年的研究和实际运行经验积累,目前太阳能热发电的技术取得了重大进展和突破,电站关键设备的成本也有较大幅度的下降。
太阳能热发电技术可以分为中高温发电和低温发电。
经过几十年的研究发展,中高温发电技术更为成熟,该技术需通过跟踪聚焦来获取所需高温,按照跟踪方式的不同又分为单轴系统和双轴系统。
1 单轴跟踪技术这一技术系统的结构特点是反射镜属于狭长型,仅绕一个轴转动跟踪,使阳光聚焦于线形吸收器上。
1.1 抛物槽式系统1984 年美国南佛罗里达州建立的第一个太阳能发电系统(SEGS),采用单轴抛物槽式反射器,转轴按南北方向放置(夏季聚焦的偏差较大),聚光比在19∶1 到26∶1 之间。
吸收器表面采用铬金选择性涂层和金属陶瓷涂层,而后者比前者具有更好的性能,工作温度可达391 ℃,用天然气对蒸汽进行过热。
这种太阳能-化石燃料的组合式系统较以往的发电技术具有更好的经济性,并能满足峰值负荷的需求。
但由于没有环境津贴的实质性补助,该系统由于成本高而缺乏市场竞争力。
1.2 线形菲涅尔反射器系统(LFR)这是不同于槽式系统的另一种单轴跟踪技术。
系统的吸收器固定在镜面上方的空间,反射器由许多长条形镜面组成,反射光束会聚在置于高处的长形塔式接收器上,接收器随反射器转轴平行移动。
无论就目前还是从长远来看,CLFR 和Solarmundo 都比槽式系统的发电成本低。
纲要本文概括了当前全世界能源现状,表示了太阳能发电的重要性和远景,详尽介绍了各样太阳能发电方式和它们的长处,并对这几种发电方式作了参数对照。
同时指出太阳能发电面对的困难和解决举措,以及我国太阳能发电的有益条件和难点,对将来我国太阳能发电进行了展望。
要点词太阳能发电方式规模化前言人类社会已进入21 世纪,在新千年开始之际,热点正面对着一系列重要的挑战,全世界经济发展,人口快速增添,需要供给更多的食品、住宅和原料,因此对能源的需求量也不停增添。
在过去 20 年中,全世界能源耗费量增添了40,此中 85 以上使用的是矿物燃料。
这些矿物燃料焚烧时要产生大批温室气体,全世界单是2排放量每年就超出 500 亿吨,并且还在不停扩大。
形成的酸雨造成土壤退化,危害动植物。
全世界天气变暖可能会产生灾害性结果,一定采纳果断举措,减少温室气体的排放。
所以,治理环境污染,已成为事不宜迟。
同时,矿物燃料的储蓄量是有限的,按当前探明的储蓄与开发速度的比率计算,地球上可再开采的能源,石油为40 年,天然气约为60 年,煤炭为 200 年。
如不采纳有效举措,到本世纪中叶,人类势必面对矿物燃料枯竭的严重场面。
为了减少大气污染、保护人类生态环境、保证能源的长久稳固供给,一定实行可连续发展战略,逐渐改变现有的能源构造,鼎力开发利用新能源。
这已成为各国的共鸣。
在新能源中,公认技术含量最高、最有发展前程的是太阳能发电。
下边就这两大类太阳能发电方式逐个介绍。
一、太阳能发电的种类及其长处太阳能发电可分为太阳能热发电和太阳能光发电两大类。
11 太阳能热发电聚光式系统的集热部分由聚光器、追踪定位器、汲取器组成,不一样的技术常在此部分有所差别;传输部分由管道和介质组成,介质常是空气或水;储热部分用来保证发电的连续性,介质多为熔盐。
聚光式系统可分为塔式太阳能热发电系统、槽式太阳能热发电系统以及碟式太阳能热发电系统。
111塔式太阳能热发电系统塔式太阳能热发电系统也称为集中式太阳能热发电系统。
光伏发电系统的毕业论文光伏发电系统的毕业论文随着环境保护意识的提高和对可再生能源的需求增加,光伏发电系统作为一种清洁、可持续的能源解决方案,受到了广泛关注。
本篇毕业论文将对光伏发电系统进行深入研究,探讨其原理、技术以及应用前景。
第一部分:光伏发电系统的原理光伏发电系统的核心是太阳能电池板,它能够将太阳光直接转化为电能。
太阳能电池板由多个光伏电池组成,这些电池由半导体材料制成,当光照射到电池上时,光子会激发出电子,形成电流。
通过将多个光伏电池串联或并联,可以获得所需的电压和电流。
第二部分:光伏发电系统的技术光伏发电系统的技术包括太阳能电池板的制造、电池板的布局和组装以及电能的转换和储存等方面。
在太阳能电池板的制造过程中,需要选择合适的半导体材料,并进行切割、清洗、涂覆等工艺。
电池板的布局和组装涉及到电池板的安装角度、朝向以及防尘和防水措施等。
电能的转换和储存主要包括光伏逆变器的使用和电池组的配置。
第三部分:光伏发电系统的应用前景光伏发电系统具有广阔的应用前景。
首先,光伏发电系统可以用于家庭和商业建筑的供电,减少对传统电网的依赖,降低能源成本。
其次,光伏发电系统可以应用于偏远地区和发展中国家,解决电力供应不足的问题,改善当地居民的生活条件。
此外,光伏发电系统还可以应用于交通工具,如太阳能汽车和船只,减少对化石燃料的依赖,降低环境污染。
结论光伏发电系统作为一种清洁、可持续的能源解决方案,具有巨大的潜力和应用前景。
然而,光伏发电系统仍面临一些挑战,如高成本、低效率以及能源储存问题等。
因此,未来的研究应该集中在提高光伏发电系统的效率和降低成本,同时探索更好的能源储存技术。
总之,光伏发电系统是一项重要的研究领域,对于实现可持续发展和减少对化石能源的依赖具有重要意义。
通过深入研究光伏发电系统的原理、技术和应用前景,可以为相关领域的研究和应用提供有益的参考和指导。
希望本篇毕业论文能够对读者对光伏发电系统有更深入的了解,并为未来的研究提供启示。
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太阳能光伏发电论文光伏发电论文太阳能光伏发电系统在铁路站房中的应用摘要:结合呼东铁路站房太阳能光伏发电系统设计,具体阐述并网光伏发电系统的构成及功能,并对站房光伏发电系统的效益进行分析。
关键词:铁路站房;太阳能光伏发电系统;太阳能光伏电池板;并网光伏发电;系统构成及功能。
0、引言太阳能作为清洁、无污染、方便易得的可再生建筑能源,越来越受到人们的青睐,它在建筑中的应用有着其它能源不可比拟的优越性,正在全球飞速发展。
太阳能光伏发电系统安全可靠、无噪音、无振动、无污染、无需消耗燃料,无需架设输电线路即可就地发电供电,建设周期短、可靠性高、维护简便,对于缓解常规能源的短缺和减少环境污染具有重要的意义,目前我国在太阳能利用方面取得了可喜的成就。
呼东站房作为呼和浩特地区重要的特大型铁路客运站房,具有重要的地理交通位置,这一新技术的应用,为可持续发展的绿色能源技术与系统在铁路站房领域的应用开辟了新的篇章。
1、呼东站房光伏发电系统的优势 1)呼和浩特的地理位置及气候条件为太阳能资源的利用提供了非常有利的条件。
我国幅员辽阔,全国各地的太阳能资源储量存在很大差异。
根据各地太阳总辐射量的多少,可将全国划分为 4 类地区,如下图、表所示。
由此可见,呼和浩特处于太阳能较丰富的Ⅱ类地区,年日照量约 6000MJ/(m2·a)。
可以充分利用当地的太阳能资源来发展经济,在有限的城市空间实现太阳能的无限利用。
2)呼和浩特处于内蒙旅游胜地,建造在铁路站房的光伏并网发电技术的实施,随着人员的流动,对利用可再生能源的宣传将会起到积极的模范带头作用,使太阳能高端利用具有较高的社会效益、环保效益和经济效益。
3)呼东站房建筑体系庞大,光伏发电系统功能与建筑造型的有机结合,既能节省太阳能电池板的放置空间及支撑结构,降低系统建设成本,又能利用光电池的特性减少室内外温差引起的热能损失,利于建筑节能,同时使建筑外观更具技术魅力及节能宣传效果。
太阳能光伏发电论文随着人们对环境保护的日益重视,各国在可再生能源领域不断加大投入,太阳能光伏发电作为一种领先的可再生能源技术,得到了广泛应用和发展。
本篇论文将从太阳能光伏发电的原理、技术现状、市场前景以及未来发展等多个方面进行探讨。
一、太阳能光伏发电的原理太阳能光伏发电是利用太阳能将光能转化为电能的一种电力发电技术。
太阳能光伏电池由半导体材料制成,当光射到电池表面时,会产生电子从半导体材料中移动,从而形成一定的电压和电流,最终转化为电能。
太阳能光伏发电的本质是利用光子将半导体中的电子击出导带产生电流,光伏发电所用的半导体材料往往采用硅、锗等材料,其中以硅材料最为常见。
二、太阳能光伏发电的技术现状目前,太阳能光伏发电技术已经成熟,发电效率和稳定性不断提升。
光伏电池技术主要分为单晶、多晶和薄膜三种,其中单晶和多晶为主流,薄膜技术是近年来发展起来的一种新型技术。
单晶光伏电池转换效率较高,高达22%左右,但成本相较于其它光伏电池较高;多晶光伏电池效率较低,通常在16%左右,但价格相对便宜。
薄膜光伏电池的制造工艺较为成熟,其厚度约为1微米左右,适用于大面积制造。
太阳能光伏电池主要分为三代:第一代主要是基于单晶硅的太阳能电池,生产成本高、成熟、效率可维持在18%以上;第二代多以染料敏化太阳能电池为主,其灵活性、透明度及制备工艺上更加灵活;第三代太阳能电池主要包括有机太阳能电池、铁电太阳能电池、量子点太阳能电池及全无机钙钛矿太阳能电池等技术,未来的发展前景更大。
三、太阳能光伏发电的市场前景太阳能光伏发电技术具有环保、可再生、可靠等特点,在政府关注下,再加上光伏电池技术逐渐成熟,太阳能光伏发电逐渐占据了市场份额。
据统计,截至2020年底,世界太阳能光伏总装机容量已经达到了745GW,其中中国是全球最大的光伏市场,占据了全球三分之一的装机量。
国内专家预测,未来太阳能光伏发电将迎来更广泛的市场需求,光伏组件市场、相关设备的市场会进一步扩大,整个行业将进一步推动光伏发电成本下降,推动更多的人向太阳能光伏发电技术转型。
ⅡⅠ第一章绪论1.1背景随着经济的发展、社会的进步,人类社会正面临着一系列重大的挑战,全球经济发展,人口迅速增加,需要提供更多的食物、住房和原料,因而对能源的需求量也不断增加。
在过去20年中,全世界能源消耗量增加了40%,其中85%以上使用的是矿物燃料。
这些矿物燃料燃烧时要产生大量温室气体,全球单是CO2排放量每年就超过500亿吨,而且还在不断扩大。
形成的酸雨造成土壤退化,危害动植物。
全球气候变暖可能会产生灾难性后果,必须采取坚决措施,减少温室气体的排放。
因此,治理环境污染,已成为当务之急。
同时,矿物燃料的储藏量是有限的,按目前探明的储藏与开发速度的比例计算,地球上可再开采的能源,石油为40年,天然气约为60年,煤炭为200年。
如不采取有效措施,到本世纪中叶,人类必将面临矿物燃料枯竭的严重局面。
传统的燃料能源正在一天天减少,对环境造成的危害日益突出,同时全球还有20亿人得不到正常的能源供应。
这个时候,全世界都把目光投向了可再生能源,希望可再生能源能够改变人类的能源结构,维持长远的可持续发展。
为了减少大气污染、保护人类生态环境、保证能源的长期稳定供应,必须实施可持续发展战略,逐步改变现有的能源结构,大力开发利用新能源。
这已成为各国的共识。
丰富的太阳辐射能是重要的能源,是取之不尽、用之不竭的、无污染、廉价、人类能够自由利用的能源。
在新能源中,公认技术含量最高、最有发展前途的是太阳能光伏发电。
利用光伏效应,使太阳光射到硅材料上产生电流直接发电。
从太阳光获得电力,需通过大阳电池进行光电变换来实现。
它同以往其他电源发电原理完全不同,具有以下特点:①无枯竭危险;②绝对干净(无公害);③不受资源分布地域的限制;④可在用电处就近发电;⑤能源质量高;⑥使用者从感情上容易接受;⑦获取能源花费的时间短。
不足之处是:①照射的能量分布密度小,即要占用巨大面积;②获得的能源同四季、昼夜及阴晴等气象条件有关。
但总的说来,瑕不掩瑜,作为新能源,太阳能具有极大优点,因此受到世界各国的重视。
1.2发展现况近几年国际上光伏发电快速发展,2008年全球光伏市场增至5.5GW,其中,按地区排名西班牙名列首位,德国第二。
2008年,全球太阳能安装总量已累计达15GW,西班牙新装量为2.5GW,约占2008年新增安装量的一半。
虽然受金融危机影响,德国、西班牙对太阳能光伏发电的扶持力度有所降低,但其它国家的政策扶持力度却在逐年加大。
日本政府2008年11月发布了“太阳能发电普及行动计划”,确定太阳能发电量到2030年的发展目标是要达到2005年的40倍,并在3-5年后,将太阳能电池系统的价格降至目前的一半左右。
2009年还专门安排30亿日元的补助金,专项鼓励太阳能蓄电池的技术开发。
2008年9月16日,美国参议院通过了一揽子减税计划,其中将光伏行业的减税政策(ITC)续延2-6年。
优点:(1)普遍:太阳光普照大地,没有地域的限制无论陆地或海洋,无论高山或岛屿,都处处皆有,可直接开发和利用,且勿须开采和运输。
(2)无害:开发利用太阳能不会污染环境,它是最清洁的能源之一,在环境污染越来越严重的今天,这一点是极其宝贵的。
(3)巨大:每年到达地球表面上的太阳辐射能约相当于130万亿吨煤,其总量属现今世界上可以开发的最大能源。
(4)长久:根据目前太阳产生的核能速率估算,氢的贮量足够维持上百亿年,而地球的寿命也约为几十亿年,从这个意义上讲,可以说太阳的能量是用之不竭的。
缺点:(1)分散性:到达地球表面的太阳辐射的总量尽管很大,但是能流密度很低。
平均说来,北回归线附近,夏季在天气较为晴朗的情况下,正午时太阳辐射的辐照度最大,在垂直于太阳光方向1平方米面积上接收到的太阳能平均有1000W左右;若按全年日夜平均,则只有200W左右。
而在冬季大致只有一半,阴天一般只有1/5左右,这样的能流密度是很低的。
因此,在利用太阳能时,想要得到一定的转换功率,往往需要面积相当大的一套收集和转换设备,造价较高。
(2)不稳定性:由于受到昼夜、季节、地理纬度和海拔高度等自然条件的限制以及晴、阴、云、雨等随机因素的影响,所以,到达某一地面的太阳辐照度既是间断的,又是极不稳定的,这给太阳能的大规模应用增加了难度。
为了使太阳能成为连续、稳定的能源,从而最终成为能够与常规能源相竞争的替代能源,就必须很好地解决蓄能问题,即把晴朗白天的太阳辐射能尽量贮存起来,以供夜间或阴雨天使用,但目前蓄能也是太阳能利用中较为薄弱的环节之一。
(3)效率低和成本高:目前太阳能利用的发展水平,有些方面在理论上是可行的,技术上也是成熟的。
但有的太阳能利用装置,因为效率偏低,成本较高,总的来说,经济性还不能与常规能源相竞争。
在今后相当一段时期内,太阳能利用的进一步发展,主要受到经济性的制约。
1.3 市场前景1.3.1太阳能利用中的经济问题:第一,世界上越来越多的国家认识到一个能够持续发展的社会应该是一个既能满足社会需要,而又不危及后代人前途的社会。
因此,尽可能多地用洁净能源代替高含碳量的矿物能源,是能源建设应该遵循的原则。
随着能源形式的变化,常规能源的贮量日益下降,其价格必然上涨,而控制环境污染也必须增大投资。
第二,我国是世界上最大的煤炭生产国和消费国,煤炭约占商品能源消费结构的76%,已成为我国大气污染的主要来源。
大力开发新能源和可再生能源的利用技术将成为减少环境污染的重要措施。
能源问题是世界性的,向新能源过渡的时期迟早要到来。
从长远看,太阳能利用技术和装置的大量应用,也必然可以制约矿物能源价格的上涨。
1.3.2户用系统市场20世纪90年代,西部光伏市场开始启动并且迅速发展。
1998年,在西藏、新疆、青海、甘肃、内蒙古、四川等6个省区,户用光伏系统的累计安装量已经达到9万套,共计1.8兆瓦。
其中1998年当年的安装量就达到约5万套、1MWp。
进入21世纪以来,"送电到乡"等大规模集中电站建设项目开始实施,但户用系统市场不仅没有萎缩,而且仍然不断地发展。
2002年的户用系统安装量达到8.3万套、1.5 MWp;2003年达到8.7万套、1.86 MWp。
截至2003年底,上述6省区户用系统的累计安装量已经达到41万套、8.2 MWp。
预计在今后几年,西部户用系统市场仍将以每年10%-20%的速度增长。
户用系统的价格1998年以来,光伏系统的价格开始迅速下降。
户用光伏系统的市场销售价格从当时的80-100元/Wp下降到现在的50-60元/Wp,下降了35%-40%。
与此对应,集中电站的建设价格也由120-140元/Wp下降到80-100元/Wp,下降了30%以上。
现在,世界各国越来越多的屋顶上都安装了太阳能电池板。
日本能源比较缺乏,所以日本人对太阳能十分重视。
据日本有关部门估计,日本2100万户个人住宅中如果有80%装上太阳能发电设备,便可满足全国总电力需要的14%,如果工厂及办公楼等单位用房也进行太阳能发电,则太阳能发电将占全国电力的30%—40%。
日本政府力争于2010年实现太阳能发电量达到500万千瓦的目标。
要实现这个宏伟的发展目标,需要在大约150万户人家的屋顶上安装太阳能发电装置。
1.3.3 应用领域首先,利用太阳能光伏发电解决无电农村的照明和家用电源。
全球目前尚有20亿左右的人口还未用上电,主要是在发展中国家。
我国是最大的发展中国家,有8亿人口在农村,截至目前全国有2万个无电村、上千个无电岛屿,约有2300万的人口得不到正常的能源供应,这是太阳能电池首先要服务的对象。
从2002年开始,国家有关部委启动“西部省区无电乡村通电计划”,通过光伏和小型风力发电解决西部7省区无电乡村的用电问题。
这一项目的启动大大刺激了太阳能发电产业。
其次,太阳能并网发电。
太阳能用于并网发电可减少白天高峰时的火力发电量,居民白天可以利用太阳能发电供自己使用,并将所发的富余电量卖给国家电网,这样一来就解决了主力电厂的调峰难题。
随着太阳能电池及其组件制造技术的进步,光伏电池的光电转化率必将迅速提高,太阳能光伏系统将从原来的低级向高级、从小型的独立发电系统向大规模的太阳能发电站发展。
第三,太阳能发电在航标灯塔、铁路公路信号系统、微波中继站、高山气象站、边防哨卡独立电源等地域分散型用电领域都可发挥特殊作用。
1.4本课题的研究任务本课题的研究任务是设计一个完整的,具有成本低,发电效率高,无污染特点的太阳能发电系统。
第二章太阳能发电系统整体概述2.1 发电系统的基本原理太阳能光伏发电是利用电池组件将太阳能直接转变成电能的装置。
太阳能电池是利用半导体硅材料的电学特性实现P-V转换的装置,是太阳能发电系统的核心部件,又称光伏电池。
其发电原理是光生伏打效应,即太阳光照射到太阳电池上时,电池吸收光能,产生光生电子—空穴对,在电池内建电场作用下,光生电子和空穴被分离,电池两端分别出现正负电荷的积累,即产生了电压,这就是“光生伏打效应”。
若在内建电场的两侧引出电极并接上负载,则负载就会有电流通过,从而获得功率输出。
这样太阳的光能就直接变成可以被利用的电能。
2.2 发电系统的基本结构太阳能光伏发电系统主要由太阳能电池板,太阳能控制器,蓄电池,交直流逆变器和太阳能跟踪系统等组成。
其中的核心元件是电池板和太阳能跟踪系统。
各部件在系统中的作用是:(一)太阳能电池板:太阳能电池板是太阳能发电系统中的核心部分,也是太阳能发电系统中价值最高的部分。
其作用是将太阳的辐射能力转换为电能,或送往蓄电池中存储起来,或推动负载工作。
电池板板面为钢化玻璃封装,可承受冰雹冲击和12级强风的力量,使用温度为-40—+60℃。
使用寿命一般为20至25年。
太阳能电池板的质量和成本将直接决定整个系统的质量和成本。
(二)太阳能控制器:太阳能控制器对蓄电池的充放电条件加以规定和控制,并按照负载的电源需求控制太阳能电池板和蓄电池对负载的电能输出,它是整个系统的核心控制部分,保证系统能正常,可靠的工作。
延长系统部件的使用寿命。
它含有蓄电池过充、过放、负载过电流和防反充等保护电路。
(三)蓄电池:蓄电池是光伏发电系统中的关键部件,其作用是在有光照时将太阳能电池板所发出的电能储存起来,到需要的时候再释放出来。
目前我国还没有用于光伏系统的专用蓄电池,所以使用常规的铅酸蓄电池。
(四)交直流逆变器:由于它的功能是交直流转换。
在很多场合,都需要提供220VAC、110VAC的交流电源。
由于太阳能的直接输出一般都是12VDC、24VDC、48VDC。
为能向220VAC的电器提供电能,需要将太阳能发电系统所发出的直流电能转换成交流电能,因此需要使用DC-AC逆变器。
因此这个部件最重要的指标是可靠性和转换效率。
并网逆变器采用最大功率跟踪技术,最大限度地把光伏电池转换的电能送入电网。